08.02.17.- La búsqueda de vida fuera de
la Tierra comienza en las zonas habitables, las regiones alrededor de
las estrellas donde las condiciones podrían provocar que el agua líquida
- lo cual es esencial para la vida tal como y la conocemos - se acumule
en la superficie de un planeta.
Una nueva investigación de la NASA
sugiere que algunas de estas zonas en realidad no podrían ser capaces de
soportar la vida debido a erupciones estelares frecuentes - las cuales
expulsan grandes cantidades de material estelar y radiación hacia el
espacio - desde jóvenes estrellas enanas rojas.
Ahora, un equipo interdisciplinario de
científicos de la NASA quiere ampliar la forma en la que las zonas
habitables están definidas, teniendo en cuenta el impacto de la
actividad estelar, lo que puede poner en peligro la atmósfera de un
exoplaneta con la pérdida de oxígeno. Esta investigación fue publicada
en la revista The Astrophysical Journal Letters el 6 de Febrero de 2017.
"Si queremos encontrar un exoplaneta que
se pueda desarrollar y albergar vida, debemos averiguar qué estrellas
son los mejores padres", dijo Vladimir Airapetian, autor principal del
artículo y científico solar en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la
NASA en Greenbelt, Maryland . "Estamos llegando a comprender qué tipo
de estrellas madre necesitamos."
Para determinar la zona habitable de una
estrella, los científicos han considerado tradicionalmente cuánto calor
y luz emite la estrella. Estrellas más masivas que nuestro sol producen
más calor y luz, por lo que la zona habitable debe estar más lejos. Las
estrellas más pequeñas y más frías se producen en zonas cercanas.
Pero junto con el calor y la luz
visible, las estrellas emiten rayos X y radiación ultravioleta, y
producen erupciones estelares tales como llamaradas y eyecciones de masa
coronal, denominadas colectivamente clima espacial. Un efecto posible
de esta radiación es la erosión atmosférica, en la cual las partículas
de alta energía arrastran las moléculas atmosféricas - como el hidrógeno
y el oxígeno, los dos ingredientes para el agua - hacia el espacio.
Airapetian y el nuevo modelo de zonas habitables de su equipo toman en
cuenta este efecto.
La búsqueda de planetas habitables a
menudo se aplica a las enanas rojas, ya que éstas son las estrellas más
recientes, más pequeñas y más numerosas del universo, y por lo tanto
relativamente susceptibles a la detección de pequeños planetas.
"En el lado negativo, las enanas rojas
también son propensas a erupciones estelares más frecuentes y poderosas
que el sol", dijo William Danchi, astrónomo de Goddard y coautor del
artículo. "Para evaluar la habitabilidad de los planetas alrededor de
estas estrellas, necesitamos entender cómo equilibrar estos diversos
efectos".
Otro factor importante de la
habitabilidad es la edad de una estrella, dicen los científicos, basada
en las observaciones que han obtenido de la misión Kepler de la NASA.
Cada día, las estrellas jóvenes producen superllamaradas y erupciones al
menos 10 veces más poderosas que las observadas en el sol.
En sus
contrapartes más maduras, que se asemejan a nuestro sol de mediana edad
hoy en día, tales superllamaradas sólo se observan una vez cada 100
años.
"Cuando miramos a las enanas rojas
jóvenes en nuestra galaxia, vemos que son mucho menos luminosas que
nuestro sol hoy", dijo Airapetian. "Por la definición clásica, la zona
habitable alrededor de las enanas rojas debe ser de 10 a 20 veces más
cerca de lo que la Tierra está del Sol. Ahora sabemos que estas
estrellas enanas rojas generan una gran cantidad de rayos X y las
emisiones ultravioleta extremas en las zonas habitables de exoplanetas a
través de llamaradas frecuentes y tormentas estelares."
Las superllamaradas causan erosión
atmosférica cuando las radiaciones de alta energía y las radiaciones
ultravioletas extremas primero rompen las moléculas en átomos y después
ionizan los gases atmosféricos. Durante la ionización, la radiación
golpea a los átomos y derriba a los electrones.
Los electrones son mucho
más ligeros que los iones recién formados, por lo que escapan de la
atracción de la gravedad mucho más fácilmente y escapan hacia el
espacio.
Los
opuestos se atraen; a medida que se generan más y más electrones
cargados negativamente, creando una poderosa separación de carga que
atrae iones cargados positivamente fuera de la atmósfera en un proceso
llamado escape de iones.
"Sabemos que el escape de iones de
oxígeno ocurre en la Tierra a una escala menor, ya que el sol exhibe
sólo una fracción de la actividad de las estrellas más jóvenes", dijo
Alex Glocer, astrofísico de Goddard y coautor del artículo. "Para ver
cómo este efecto se escala cuando se obtiene más entrada de alta energía
como se vería a partir de estrellas jóvenes, hemos desarrollado un
modelo".
El modelo estima el escape de oxígeno en
los planetas alrededor de las enanas rojas, asumiendo que no compensan
con la actividad volcánica o el bombardeo de cometas. Varios modelos
anteriores de erosión atmosférica indicaron que el hidrógeno es más
vulnerable al escape de iones. Como elemento más ligero, el hidrógeno
escapa fácilmente al espacio, presumiblemente dejando atrás una
atmósfera rica en elementos más pesados como el oxígeno y el nitrógeno.
Pero cuando los científicos incluyeron
superllamaradas, su nuevo modelo indica que las violentas tormentas de
jóvenes enanas rojas generan suficiente radiación de alta energía como
para permitir el escape de incluso oxígeno y nitrógeno, bloques de
construcción para las moléculas esenciales de la vida.
"Cuanta más energía de rayos X y
ultravioleta extrema haya, más electrones se generan y más fuerte será
el efecto de escape de iones", dijo Glocer. "Este efecto es muy sensible
a la cantidad de energía que la estrella emite, lo que significa que
debe desempeñar un papel importante en la determinación de lo que es y
no es un planeta habitable ".
Teniendo en cuenta el escape de oxígeno
por sí solo, el modelo estima que una joven enana roja podría hacer que
un exoplaneta cercano fuese inhabitable en pocas decenas a cien millones
de años.
La pérdida de hidrógeno atmosférico y oxígeno reduciría y
eliminaría el suministro de agua del planeta antes de que la vida
tuviera la oportunidad de desarrollarse.
"Los resultados de este trabajo podría
tener profundas implicaciones para la química de la atmósfera de estos
mundos," dijo Shawn Domagal-Goldman, científico espacial de Goddard que
no participó en el estudio. "Las conclusiones del equipo tendrán un
impacto en nuestros estudios en curso de las misiones de búsqueda de
signos de vida en la composición química de esas atmósferas."
El nuevo modelo de habitabilidad tiene
implicaciones para el planeta recientemente descubierto orbitando la
enana roja Proxima Centauri, nuestro vecino estelar más cercano.
Airapetian y su equipo aplicaron su modelo al planeta aproximadamente
del tamaño de la Tierra, llamado Proxima b, que orbita Proxima Centauri
20 veces más cerca de lo que la Tierra está del sol.
Teniendo en cuenta la edad de la
estrella madre y la proximidad del planeta a su estrella anfitriona, los
científicos creen que Proxima b se ve sometida a torrentes de rayos X y
radiación ultravioleta extrema de superllamaradas que ocurren
aproximadamente cada dos horas. Estiman que el oxígeno escaparía a la
atmósfera de Proxima b en 10 millones de años. Además, la intensa de
actividad magnética y el viento estelar agudizan las ya duras
condiciones climáticas espaciales. Los científicos concluyeron que es
bastante improbable que Proxima b sea habitable.
"Tenemos resultados pesimistas para
planetas alrededor de jóvenes enanas rojas en este estudio, pero también
tenemos una mejor comprensión de qué estrellas tienen buenas
perspectivas de habitabilidad", dijo Airapetian. "A medida que
aprendemos más acerca de lo que necesitamos de una estrella madre,
parece cada vez más que nuestro sol es sólo una de esas estrellas madre
perfectas, para haber apoyado la vida en la Tierra".
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